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EP0201758A2 - Demodulator für frequenzmodulierte Signale in digitaler Form - Google Patents

Demodulator für frequenzmodulierte Signale in digitaler Form Download PDF

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Publication number
EP0201758A2
EP0201758A2 EP86105415A EP86105415A EP0201758A2 EP 0201758 A2 EP0201758 A2 EP 0201758A2 EP 86105415 A EP86105415 A EP 86105415A EP 86105415 A EP86105415 A EP 86105415A EP 0201758 A2 EP0201758 A2 EP 0201758A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
equalizer
signal
adder
demodulator according
multiplier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP86105415A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0201758B1 (de
EP0201758A3 (en
Inventor
Karl Dirk Prof. Dr. Ing. Kammeyer
Wolfgang Dipl.-Ing. Tobergte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blaupunkt Werke GmbH
Original Assignee
Blaupunkt Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blaupunkt Werke GmbH filed Critical Blaupunkt Werke GmbH
Publication of EP0201758A2 publication Critical patent/EP0201758A2/de
Publication of EP0201758A3 publication Critical patent/EP0201758A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0201758B1 publication Critical patent/EP0201758B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/005—Control of transmission; Equalising
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/007—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by converting the oscillations into two quadrature related signals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H03H17/02—Frequency selective networks
    • H03H17/04—Recursive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/005—Analog to digital conversion
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    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/0054—Digital filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00—Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041—Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/0092—Detection or reduction of fading in multipath transmission arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/006—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by sampling the oscillations and further processing the samples, e.g. by computing techniques

Definitions

  • the invention relates to a demodulator for frequency-modulated signals in digital form with non-recursive filters designed as an equalizer network for filtering the signals, with an analog-digital converter for digitizing the frequency-modulated signals and with an analog bandpass before the analog-digital converter, the Bandpass is narrowband.
  • a digital demodulator for frequency-modulated signals has become known from European patent application EP 82 105 412.9 (publication no .: 80 014).
  • the demodulator At the output of the IF mixer, the demodulator comprises a broadband analog bandpass as a pre-filter, which is followed by an analog-digital converter. Analog pre-filtering is intended to enable subharmonic sampling of the output signal from the IF mixer. Low-pass filters, which filter out the actual useful signal, are connected in the connection of digital multipliers, and the digital signals obtained in this way are processed to generate the LF signals in a subsequent circuit.
  • pre-filter bandwidth on the one hand and the required sampling frequency on the other are shown in the European patent application mentioned.
  • the aim is to achieve an effective reduction in the sampling frequency on the one hand using appropriately small pre-filter bandwidths, but on the other hand to use sufficiently wide analog pre-filters. approach so that the signal to be subsequently filtered out digitally is not distorted in phase and amplitude response by the unfavorable properties of the analog filter.
  • a pre-filter bandwidth is used in the known demodulator, which is substantially larger than the bandwidth of the signal to be received.
  • the equalizers for compensating multipath reception are formed by a non-recursive cascade equalizer, a plurality of equalizers split in series, each equalizer block increasing the phase rotation and the transit time and reducing the reflection factor of the causes reflected portion contained in the input signal.
  • An essential aspect of the invention is that The cascade structure provided by several individual equalizers connected in series. It is advantageous that each partial equalizer can be implemented with the least possible hardware outlay, and that the entire outlay of a cascade consisting of several equalizers can thereby be regarded as considerably less than in the case of the transversal implementation according to the one mentioned in the earlier patent application mentioned Shape.
  • FIGS. 1-3 initially relate to a digital demodulator from which the invention is based and which is described in the earlier patent application P 34 44 449.1.
  • 1 shows a part of a digital receiver 10 of interest here.
  • An IF mixer 12 is followed by a bandpass 14, which is followed by an analog-to-digital converter 16.
  • Digital multipliers 18 and 20 are connected to the digital output of the analog-digital converter 16, the multiplication in the multiplier 18 by a cosine function with the carrier frequency f present after the sampling, while in the multiplier 20 the multiplication 20 is carried out with a sine function of the same frequency .
  • the filter structure according to FIG. 1 is also suitable for the compensation of multipath reception.
  • equalizer coefficients are calculated in the proposed demodulator according to the earlier patent application by minimizing the error of the resulting impulse response (minimum error square). All of this is described in more detail in the older patent application, so that it is not dealt with further here are needed.
  • the invention now provides a non-recursive cascade form for the compensation of multipath reception with here five equalizer blocks 44, 46, 48, 50 and 52 connected in series.
  • An FM reception signal z (k) disturbed by reflection leads to the output signal y 5 (k), the form of which will be explained below.
  • This signal is applied to a system according to FIG. 5, which represents the first equalizer block 44 and comprises delay elements 54, a multiplier 56 and an adder 58.
  • the output signal y 1 (k) then has the form:
  • the output signal y 2 (k) of the second equalizer block 46 is based on the above considerations as follows:
  • the reflection factor has now been reduced to f 4 . This process is repeated by the further equalizer blocks 48, 50 and 52 until the reflection factor is sufficiently small.
  • the following reflection parameters are obtained at the output of the nth equalizer block:
  • the distortion factor of the demodulated signal as a function of the number n of equalizer blocks 44-52 is shown in FIGS. 7 and 8.
  • the different curves relate to different reflection factors J
  • ⁇ quotient of the transit time ⁇ of the reflected wave and the sampling interval.
  • An important advantage of the invention is that the modified structure provided for the equalizers leads to a considerable reduction in the hardware expenditure.
  • the hardware structure of an equalizer is obtained by replacing the complex description used in Figs. 5 and 6 with real operations. 9 shows the structure of an nth Ent in general form tug block.
  • the two inputs of the equalizer block each lead to a first and a second signal path, which each contain a shift register 64 and 66.
  • the input of the shift register 64 leads to a first adder 78, while the input of the other shift register 66 is connected to another adder 82.
  • Two multipliers 68 and 70 are connected to the shift register 64.
  • the first multiplier 68 is connected to a first adder 76, while the second multiplier 70 is connected to a third adder 80 in the second signal path.
  • a third multiplier 72 which leads to the third adder 80, is located at the output of the further shift register 66, and a fourth multiplier 74, which is connected to the first adder 76, is also connected to the output of the shift register 66.
  • the two multipliers 68 and 72 also receive the same multiplier a.
  • n cascade blocks or equalizer blocks 44-52 are used, a total of 4n multiplications are to be carried out.
  • a comparable transversal equalizer has a length of 2 n ⁇ ⁇ and accordingly requires 4.2 M n ultiplika- functions. The multiplication gain caused by the cascade structure used in the invention is thus
  • n 6 this means a factor of 10.
  • the number of additions is reduced by the same factor.
  • the size of the status memory is the same in both cases, ie a total delay of 2 n ⁇ ⁇ cycles is required.
  • FIG. 10 shows an nth in a schematic representation E nzererrerblock for ⁇ > 1.
  • the input signal y n-1 (k) is fed to a multiplier 84 and a delay element 88.
  • the multiplier 84 is followed by an adder 86, which is also connected to the output of the delay element 88.

Landscapes

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Abstract

Bei einem digitalen Demodulator mit nichtrekursiven Filtern ist zur Kompensation von Mehrwegeempfang ein Kaskadenentzerrer mit mehreren in Reihe geschalteten Entzerrern vorgesehen, wobei jeder Entzerrerblock eine Erhöhung der Phasendrehung und der Laufzeit sowie eine Reduzierung des Reflexionsfaktors des Eingangssignales bewirkt. Gegenüber den bisherigen Filterstrukturen in Transversalform führt der Kaskadenentzerrer zu einer bedeutsamen Reduktion des Hardware-Aufwandes bei der konkreten Realisierung der einzelnen Entzerrerblöcke. Eine ausreichende Kompensation von Mehrwegeempfang läßt sich bei Hintereinanderschaltung von fünf bis sechs Entzerrerblöcken erreichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Demodulator für frequenzmodulierte Signale in digitaler Form mit als ein Entzerrernetzwerk ausgebildeten nichtrekursiven Filtern zur Filterung der Signale, mit einem Analog-Digital-Wandler zur Digitalisierung der frequenzmodulierten Signale und mit einem analogen Bandpass vor dem Analog-Digital-Wandler, wobei der Bandpass schmalbandig ausgeführt ist.
  • Durch die europäische Patentanmeldung EP 82 105 412.9 (Veröffentlichungsnr.: 80 014) ist ein digitaler Demodulator für frequenzmodulierte Signale bekannt geworden.
  • Der Demodulator umfaßt am Ausgang der ZF-Mischstufe einen breitbandigen analogen Bandpass als Vorfilter, dem ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet ist. Die analoge Vorfilterung soll eine subharmonische Abtastung des Ausgangssignals der ZF-Mischstufe ermöglichen. Im Anschluß von digitalen Multiplikatoren sind Tiefpaßfilter geschaltet, welche das eigentliche Nutzsignal ausfiltern, und in einer nachfolgenden Schaltung werden die so gewonnenen digitalen Signale zur Erzeugung der NF-Signale aufbereitet.
  • In der genannten europäischen Patentanmeldung sind die Zusammenhänge zwischen der Vorfilterbandbreite einerseits und der erforderlichen Abtastfrequenz andererseits aufgezeigt. Es wird angestrebt, einmal eine wirksame Reduktion der Abtastfrequenz durch entsprechend gering gewählte Vorfilterbandbreiten zu erreichen, zum anderen aber von hinreichend breiten analogen Vorfiltern aus- . zugehen, damit das später digital herauszufilternde Signal nicht durch die ungünstigen Eigenschaften der Analogfilter in Phase und Amplitudengang verzerrt wird. Als Kompromiß wird bei dem bekannten Demodulator eine Vorfilterbandbreite angesetzt, die wesentlich größer ist, als die Bandbreite des zu empfangenden Signals.
  • Beim praktischen Einsatz des bekannten digitalen Demodulators treten jedoch Schwierigkeiten im Zusammenhang mit den Dynamikanforderungen an den Analog-Digital-Wandler auf. Wegen der deutlich größer als die eigentliche ZF-Bandbreite gewählten Vorfilterbandbreite ist nämlich nicht auszuschließen, daß neben dem Nutzsender eine Reihe von Nachbarsendern in das Band fällt, wobei die Pegel der Nachbarsender erheblich über dem des Nutzsenders liegen können. Dies ist insbesondere dann zu erwarten, wenn sich der Empfangsort - beispielsweise bei einem Empfänger in einem Kraftfahrzeug - ständig ändert. Für ein einwandfreies Arbeiten des Analog-Digital-Wandlers ist jedoch der Maximalwert des Gesamtsignals zugrundezulegen, so daß der Analog-Digital-Wandler diese Dynamik verkraften muß.
  • Um gleichwohl auch schwache Sender neben einem starken Sender selektieren zu können, ist es beim Stand der Technik erforderlich, Analog-Digital-Wandler mit einer sehr hohen Auflösung im Hinblick auf eine hinreichende Dynamikreserve zu verwenden, was jedoch in Anbetracht des schnellen erforderlichen Zeitverhaltens Schwierigkeiten bereitet. Der bekannte digitale Demodulator ist somit aufgrund des zu betreibenden Aufwandes bei der Analog-Digital-Wandlung nur mit großem Aufwand realisierbar.
  • In der eigenen älteren Patentanmeldung P 34 44 449.1, von welcher die Erfindung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist demgegenüber die Anwendung schmalbandiger Vorfilter vorgeschlagen, um zu verhindern, daß neben dem Nutzsignal weitere Nachbarsender in das Band des analogen Vorfilters fallen. Die schmalbandige ZF-Filterung, die nun durch das analoge Vorfilter bedingt ist, bringt allerdings große Phasen- und Dämpfungsverzerrungen mit sich. Deshalb wird bei dem Demodulator gemäß der älteren Patentanmeldung weiter vorgeschlagen, anstelle des Tiefpasses des oben beschriebenen bekannten Demodulators ein Entzerrernetzwerk zu verwenden, das die Phasen- und Dämpfungsverzerrungen des schmalbandigen Vorfilters ausgleicht bzw. behebt. Der digitale Entzerrer in Form des Entzerrernetzwerks hat nicht mehr die Aufgabe einer Senderselektion, sondern dient der Kompensation der nichtidealen Eigenschaften des analogen Vorfilters.
  • Da Störungen durch starke Sender in der Nähe eines schwachen Senders nun nicht mehr auftreten können, ist es möglich, die Dynamikanforderungen bezüglich des Nutzsignals zu reduzieren, und ferner kann wegen der geringeren Bandbreite des zu verarbeitenden Signales auch die Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers reduziert werden.
  • Neben den soweit geschilderten Gesichtspunkten ist generell bei einem Empfänger auch der Aspekt einer Unterdrückung des Mehrwegeempfanges von erheblicher Bedeutung. In der älteren Patentanmeldung ist in diesem Zusammenhang schon erwähnt, daß die dort als digitale Entzerrer verwendeten nichtrekursiven Filter auch zur Kompensation des Mehrwegeempfanges geeignet sind, und in Fig. 6 der genannten Patentanmeldung ist ein entsprechend aufgebautes nichtrekursives Filter dargestellt.
  • Dem Vorteil der Reduktion der nichtlinearen Verzerrungen unter dem Einfluß von Mehrwegeempfang durch ein digitales Entzerrernetzwerk steht allerdings der nachteilige Umstand entgegen, daß für die konkrete technische Realisierung eines entsprechenden nichtrekursiven Filters ein großer Hardware-Aufwand zu betreiben ist. Dadurch werden die entsprechenden Empfänger teuer und gegebenenfalls unwirtschaftlich in der Herstellung.
  • Hier greift die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen digitalen Demodulator mit einem Entzerrernetzwerk anzugeben, welches eine ebenso gute Kompensation von Mehrwegeempfang ermöglicht und gleichwohl mit geringerem Aufwand zu realisieren ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Gattungsbegriff des Hauptanspruchs vorausgesetzten Demodulator dadurch, daß die Entzerrer zur Kompensation von Mehrwegeempfang durch einen nichtrekursiven Kaskadenentzerrer mehreren in Reihe gespalteten Entzerrern gebildet sind, wobei jeder Entzerrerblock eine Erhöhung der Phasendrehung und der Laufzeit sowie eine Reduzierung des Reflexionsfaktors des im Eingangssignal enthaltenen reflektierten Anteils bewirkt.
  • Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist die vorgesehene Kaskadenstruktur durch mehrere nacheinander geschaltete einzelne Teilentzerrer. Dabei ist es von Vorteil, daß jeder Teilentzerrer mit geringstmöglichem Hardware-Aufwand zu realisieren ist, und daß dadurch der gesamte Aufwand einer aus mehreren Entzerrern bestehenden Kaskade als wesentlich geringer angesehen werden kann, als im Falle der Transversalrealisierung gemäß der in der genannten älteren Patentanmeldung dargelegten Form.
  • Gleichwohl wird eine erhebliche Reduktion von Mehrwegeempfang erzielt. In der Hintereinanderschaltung von Teilentzerrern zu einer Kaskade wird,über drei Blöcke hinausgehend, die in einem vorhergehenden Entzerrerblock schon erzielte Kompensation von Mehrwegeempfang in dem nachfolgenden Block weiter verbessert, wobei in jedem Entzerrerblock die Phasendrehung und die Laufzeit verdoppelt und der Reflexionsfaktor - für den Fall, daß die Amplitude der Refelxion kleiner als "1" ist - nach einer exponentiellen Funktion (δ)2R reduziert wird. Im einzelnen werden die mathematischen Zusammenhänge weiter unten bei der Figurenbeschreibung noch näher erläutert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung - auch für den Fall, daß die Amplitude größer als "1" ist - sind in den Unteransprüchen angegeben und der Zeichnung zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei zum besseren Verständnis auch ausführlich auf die ältere Patentanmeldung gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs eingegangen wird. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Filterstruktur bei dem in der älteren Patentanmeldung vorgeschlagenen Demodulator,
    • Fig. 2 einen Entzerrerzweig bei dem Demodulator gemäß Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Darstellung eines modifizierten Entzerrerzweiges zur Kompensation einer Einfachreflexion bei dem Demodulator gemäß Fig. 1,
    • Fig. 4 eine schematische Prinzipdarstellung eines aus mehreren Entzerrerblöcken bestehenden Kaskadenentzerrers gemäß der Erfindung,
    • Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines nichtrekursiven Entzerrers gemäß dem ersten Entzerrerblock in Fig. 4,
    • Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5, für den zweiten Entzerrerblock in Fig. 4,
    • Fig. 7 und 8 jeweils ein Diagramm für den Klirrfaktor eines demodulierten Signales als Funktion der Anzahl der verwendeten Entzerrerblöcke,
    • Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des hardwaremäßigen Aufbaus eines Entzerrers, und
    • Fig. 10 eine Prinzipdarstellung für einen Entzerrerblock, für den Fall einer Amplitude der Refle - xion von größer als 1.
  • In der Zeichnung betreffen Fig. 1 - 3 zunächst einen digitalen Demodulator, von dem die Erfindung ausgeht, und der in der eigenen älteren Patentanmeldung P 34 44 449.1 beschrieben ist. Fig. 1 zeigt einen hier interessierenden Teil eines digitalen Empfängers 10. Einem ZF-Mischer 12 ist ein Bandpass 14 nachgeschaltet, auf welchen ein Analog-Digital-Wandler 16 folgt.
  • Durch den Einsatz digitaler Netzwerke, umfassend die nichtrekursiven Filter 22,24,26 und 28, werden bei dem vorgeschlagenen digitalen Demodulator die nichtidealen Eigenschaften des analogen Bandpasses 14 ausgeglichen. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, handelt es sich bei der Filterstruktur um Transversalformen.
  • An den digitalen Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 16 sind digitale Multiplizierer 18 und 20 angeschlossen, wobei im Multiplizierer 18 die Multiplikation mit einer Kosinusfunktion mit der nach der Abtastung vorliegenden Trägerfrequenz f , während im Multiplizierer 20 die Multiplikation 20 mit einer Sinusfunktion gleicher Frequenz erfolgt.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind im Anschluß an die Multiplizierer 18 und 20 jeweils zwei nichtrekursive Filter mit je einem Addierer 30 und 32 verbunden, und die Ausgänge der digitalen Addierer 30 und 32 führen zu einem Demodulator 34, um die NF-Signale zu erzeugen.
  • In der erwähnten älteren Patentanmeldung wird bereits gezeigt, daß die Filterstruktur nach Fig. 1 auch zur Kompensation von Mehrwegeempfang geeignet ist. Unterstellt man nur eine einzige Reflexion mit der Amplitude f und der Phasendrehung χ in Bezug auf die direkte Welle (komplexer Reflexionsfaktor r =δ·e-jχ ), so vereinfacht sich die Filterform eines nichtrekursiven Filters 36 gemäß der Darstellung in Fig. 2, indem eine große Anzahl der Koeffizienten h1,2(k) bei den Multiplizieren 40 verschwindet. Dies wird dadurch berücksichtigt, daß die Verzögerungszeiten T der einzelnen Verzögerungsspeicher bzw. Zeitglieder 38 durch χ·T ersetzt werden, wobei den Quotienten aus der Laufzeit τ der reflektierten Welle und dem Abtastintervall X =τ/T bezeichnet. In Fig. 3 ist ein entsprechend modifizierter Entzerrerzweig zur Kompensation einer Einfachreflektion dargestellt.
  • Die Berechnung der Entzerrerkoeffizienten erfolgt bei dem vorgeschlagenen Demodulator gemäß der älteren Patentanmeldung durch Minimierung des Fehlers der resultierenden Impulsantwort (minimales Fehlerquadrat). Dies alles ist in der älteren Patentanmeldung näher beschrieben, so daß darauf an dieser Stelle nicht weiter eingegangen zu werden braucht.
  • Gemäß Fig. 4 sieht die Erfindung für die Kompensation von Mehrwegeempfang nun eine nichtrekursive Kaskadenform mit hier fünf nacheinandergeschalteten Entzerrerblöcken 44,46,48,50 und 52 vor. Ein durch eine Reflexion gestörtes FM-Empfangssignal z(k) führt zu dem Ausgangssignal y5(k), dessen Form nachstehend noch erläutert wird.
  • Zur besseren Verdeutlichung wird das Mehrwege-Problem komplex formuliert, wobei das durch eine Reflexion gestörte FM-Empfangssignal folgende Form hat:
    Figure imgb0001
    ( 9 = Amplitude, τ = Phasendrehung, Laufzeit τ = χ·T). Dieses Signal wird auf ein System gemäß Fig. 5 gegeben, welches den ersten Entzerrerblock 44 darstellt und Verzögerungsglieder 54, einen Multiplizierer 56 sowie einen Addierer 58 umfaßt. Das Ausgangssignal y1 (k) hat dann die Form:
    Figure imgb0002
  • Man erhält also erneut ein durch eine Reflexion gestörtes Signal, wobei nun die Phasendrehung χ und die Lautzeit τ verdoppelt sind. Der Reflexionsfaktor beträgt jetzt δ2, welcher gegenüber δ reduziert ist, wobei hier der Fall δ<1 angenommen ist.
  • Der soweit beschriebene Vorgang wird in einem entprechend modifizierten Netzwerk - hier im zweiten Entzerrerblock 46 gemäß Fig. 6 - wiederholt. Das Ausgangssignal y2(k) des zweiten Entzerrerblocks 46 ergibt sich auf Grund der obigen Überlegungen wie folgt:
    Figure imgb0003
  • Der Reflexionsfaktor ist jetzt also auf f 4 reduziert worden. Durch die weiteren Entzerrerblöcke 48,50 und 52 wird dieser Vorgang so oft wiederholt, bis der Reflexionsfaktor hinreichend klein ist. Am Ausgang des n-ten Entzerrerblockes erhält man die nachfolgenden Reflexionsparameter:
    Figure imgb0004
  • Es hat sich gezeigt, daß für praktische Anwehdungsfälle in der Regel fünf oder maximal sechs Entzerrerblöcke ausreichen, um eine wirksame Kompensation von Mehrwegeempfang zu erzielen.
  • Zur weiteren Verdeutlichung ist in Fig. 7 und 8 der Klirrfaktor des demodulierten Signals als Funktion der Anzahl n der Entzerrerblöcke 44 - 52 dargestellt. In Fig. 7 betreffen die unterschiedlichen Kurven jeweils unterschiedliche Reflexionsfaktoren J, und in Fig. 8 ist der Klirrfaktor K (in Prozent) für unterschiedliche Werte von æ ( = Quotient aus der Laufzeit τ der reflektierten Welle und dem Abtastintervall) gezeigt. Wie man erkennen kann, nimmt der Klirrfaktor K bereits bei fünf Entzerrerblöcken einen verschwindend geringen Wert an.
  • Ein bedeutsamer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die vorgesehene modifizierte Struktur für die Entzerrer zu einer erheblichen Reduktion des Hardware-Aufwandes führt.
  • Die Hardware-Struktur eines Entzerrers erhält man, indem man die in Fig. 5 und 6 angewendete komplexe Beschreibung durch reelle Operationen ersetzt. Fig. 9 zeigt in allgemeiner Form den Aufbau eines n-ten Entzerrerblockes.
  • Die beiden Eingänge des Entzerrerblockes führen jeweils zu einem ersten und einem zweiten Signalweg, die jeweils ein Schieberegister 64 und 66 beinhalten. Der Eingang des Schieberegisters 64 führt zu einem ersten Addierer 78, während der Eingang des anderen Schieberegisters 66 mit einem anderen Addierer 82 verbunden ist.
  • An das Schieberegister 64 schließen sich zwei Multiplizierer 68 und 70 an. Der erste Multiplizierer 68 ist mit einem ersten Addierer 76 verbunden, während der zweite Multiplizierer 70 mit einem dritten Addierer 80 im zweiten Signalweg in Verbindung steht.
  • Ferner befindet sich am Ausgang des weiteren Schieberegisters 66 ein dritter Multiplizierer 72, der zu dem dritten Addierer 80 führt, und außerdem ist an den Ausgang des Schieberegisters 66 ein vierter Multiplizierer 74 angeschlossen, welcher mit dem ersten Addierer 76 verbunden ist. Die beiden Multiplizierer 68 und 72 erhalten ferner den gleichen Multiplikator a .
  • Anhand eines Vergleiches des bei der Erfindung vorgesehenen Kaskadenentzerrers mit der Transversalstruktur der nichtrekursiven Filter bei dem in der erwähnten älteren. Patentanmeldung vorgeschlagenen digitalen Demodulator wird der mit der Erfindung erzielte Vorteil bezüglich des erforderlichen Aufwandes verdeutlicht.
  • Beim Ansatz von n Kaskadenblöcken bzw. Entzerrerblöcken 44 - 52 sind insgesamt 4n Multiplikationen auszuführen. Ein vergleichbarer Transversalentzerrer besitzt eine Länge von 2n·æ und erfordert demgemäß 4.2n Multiplika- tionen. Der durch die bei der Erfindung verwendete Kaskadenstruktur hervorgerufene Multiplikationsgewinn beträgt also
    Figure imgb0005
  • Das bedeutet für n = 6 also einen Faktor von 10. Um eieinen ebensolchen Faktor wird die Anzahl der Additionen reduziert. Der Umfang des Zustandspeichers ist in beiden Fällen gleich, d.h. man benötigt insgesamt eine Verzögerung von 2n·χ Takten.
  • Bei dem soweit beschriebenen Kaskadenentzerrer mit den Entzerrerblöcken 44 - 52 wurde der Fall δ<1 angenommen. Das Kaskadensystem läßt sich aber auch auf den Fall ϕ>1 ausweiten. Dabei ist eine modifizierte Struktur für die einzelnen Entzerrerblöcke zu verwenden, und Fig. 10 zeigt hierzu in schematischer Darstellung einen n-ten Entzerrerblock für δ>1.
  • Das Eingangssignal yn-1(k) wird einem Multiplizierer 84 sowie einem Verzögerungsglied 88 zugeführt. An den Multiplizierer 84 schließt sich ein Addierer 86 an, der außerdem mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 88 verbunden ist.
  • In dem gemäß Fig. 10 geschilderten Fall ist vor dem ersten Entzerrerblock noch eine Korrekturmultiplikation mit dem Faktor r-1 = -1.e+jχ auszuführen.

Claims (10)

1. Demodulator für frequenzmodulierte Signale in digitaler Form mit als ein Entzerrernetzwerk mit Entzerrern ausgebildeten nichtrekursiven Filtern zur Filterung der Signale, mit einem Analog-Digital-Wandler zur Digitalisierung der frequenzmodulierten Signale und mit einem analogen Bandpass vor dem Analog-Digital-Wandler, wobei der Bandpass schmalbandig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrer zur Kompensation von Mehrwegeempfang durch einen nichtrekursiven Kaskadenentzerrer (44-52) mit mehreren in Reihe geschalteten Entzerrern gebildet sind, wobei jeder Entzerrerblock (44; 46; 48; 50; 52) eine Erhöhung der Phasendrehung (ψ) und der Laufzeit (τ) sowie eine Reduzierung des Reflexionsfaktors (y) des Eingangssignales (z(k)) bewirkt.
2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Entzerrerblock (44) des Kaskadenentzerrers bei einem durch eine Reflexion gestörtem FM-Empfangssignal der Form
Figure imgb0006
ein Ausgangssignal der nachfolgenden Form besitzt:
Figure imgb0007
mit folgenden Bedeutungen: ΔΩ= Kreisfrequenz-Hub; v(t) = modulierendes NF-Signal; ϑ=Amplitude der reflektierten Welle; χ=Phasendrehung der reflektierten Welle; τ= æ- T = Laufzeit; T = Abtastintervall; α= Winkel; æ= Quotient aus Laufzeit der reflektierten Welle und dem Abtastintervall.
3. Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des auf den ersten Entzerrerblock (44) folgenden zweiten Entzerrerblockes (46) die nachfolgende Form hat:
Figure imgb0008
4. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des n-ten Entzerrerblockes die folgenden Reflexionsparameter vorliegen:
Figure imgb0009
5. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaskadenentzerrer fünf bis sechs Entzerrerblöcke (44-52) umfaßt.
6. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrerblock (44;46;48;50;52) in zwei Signalwegen je ein Schieberegister (64;66) enthält, dem jeweils ein erster (68) und ein zweiter (70) bzw. ein dritter (72) und vierter Multiplizierer (74) sowie ein erster (76) und ein zweiter Addierer (78) bzw. ein dritter (80) und vierter Addierer (82) nachgeschaltet sind.
7. Demodulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem ersten Schieberegister (64) zugeführte Signal (yn-1 (k)) zugleich dem zweiten Addierer (78) und das dem zweiten Schieberegister (66) zugeführte Signal zugleich dem vierten Addierer (82) zugeführt ist.
8. Demodulator nach Anspruch 6 und/oder7., dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Schieberegisters (64) über den zweiten Multiplizierer (70) mit dem dritten Addierer (80) und der Ausgang des zweiten Schieberegisters (66) über den vierten Multiplizierer (74) mit dem ersten Addierer (76) verbunden sind.
9. Demodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrerblock für den Fall einer Amplitude ϑ>1 einen ersten Signalweg mit einem Multiplizierer (84) sowie einen zweiten Signalweg mit einem Verzögerungsglied (88) umfaßt, wobei der Multiplizierer (84) und das Verzögerungsglied (88) mit einem gemeinsamen Addierer (86) verbunden sind.
10. Demodulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Entzerrerblock eine Korrekturmultiplikation um den Faktor f vorgesehen ist.
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